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光子是一种咱们熟知的微不雅粒子。当一盏灯被翻开照亮了房间时，光就正以光子的景观传送能量。这些狭窄的、打破的量子能量包，死守着量子力学中的一些奇怪的次第，举例，光子诚然不行再分，但一个光子却又被允许同期出当今两个地方。

与组成了光束的光子肖似的是，组成“声束”的声子，亦然一种不行再分的量子粒子。轻便来说，声子是材料里面的基本量子振动，代表着数万亿原子的集体畅通，就像足球看台上的“东说念主浪”是由斗量车载的球迷集体畅通产生的一样。当咱们听一首歌时，听起来不时的音乐声实质上是由这些格外小的量子粒子传递的。

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对于声子的一个基本问题是，代表了约莫10¹⁵个原子的畅通的声子，它们的行径确切死守量子力学的权衡吗？一直以来，制造和探伤单个声子的工夫，皆过期于制造和探伤光子的工夫。

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在一项新发表于《科学》杂志的商量中，一个商量团队创造了一种声波分束器，他们将声子“分裂”，并将它们纠缠在了一说念，证明了声子的量子特点。商量东说念主员合计，这一后果为一种新式量子筹谋机的创建迈出了枢纽一步。

分裂声子

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在物理学的光学执行室中，光子分束器是一种能将光束分红两束的安设，一束被传输，一束被反射。但是，在声子执行中，这么的安设是缺失的。

在新的商量中，为了探索声子的量子特点，商量东说念主员创造了一种声子分束器。这种分束器包括两个在极低的温度下运作的用于产生和探伤声子的超导量子比特。他们使用了约莫比东说念主耳所能听到的声息高一百万倍的声子，这些声子是在名义传播的名义声波声子。在执行中，他们使用的材料是铌酸锂。

商量东说念主员念念知说念，若是将单个声子发送到分束器时会发生什么。他们不雅察到，在与分束器互相作用后，声子不是分裂，而是干预量子重复态。在这种重复态下，声子同期既被反射又被传输。对声子进行测量，会使声子的量子重复态坍缩为其中一个。这一适度明确地标明，声子具备与光子肖似的量子特点。

纠缠声子

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在解释声子不错像光子一样干预量子重复态之后，商量东说念主员提议了一个更复杂的问题。他们念念知说念，若是将两个换取的声子永诀从两个所在送入分束器，会发生什么。

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事实上，商量东说念主员念念要斟酌的是一种在上世纪80年代就照旧用光子解释的量子效应——Hong-Ou-Mandel效应。在这种效应中，当两个换取的光子从相背的所在同期发送到分束器时，重复的输出会发生过问，因此这两个光子老是在消除个输出方朝上一说念行进，而不会出现两个光子朝着两个所在行进的餍足。

在商量东说念主员进行的第二项执行中，他们证明了声子也会出现相同的情况。两个声子皆会干预一种肖似的半传输半反射的重复态。具体来说，他们不雅察到的情况是，两个向一个所在迁移的声子和两个向另一个所在迁移的声子处于重复态，因此这两个声子被纠缠在了一说念。这标明，新的实考证明了声子的Hong-Ou-Mandel效应。

让声子干预这种量子纠缠态比让光子干预这种纠缠态的难度要大得多。因为即使这些声子不行再分，但它们仍然需要万亿个原子以量子力学的方式一说念畅通。若是量子力学只驾驭最小圭臬的物理学，那么就会产生这么的问题：这个鸿沟的规模在那处，经典物理学又从那处运转？这个执行进一步斟酌了这一过渡。

量子筹谋的新可能

量子筹谋机的庞大之处在于量子鸿沟的“潦草”。始终以来，科学家皆但愿疏漏哄骗重复和纠缠的奇异力量，来处置曩昔难以处置的问题。云尔毕这一规划的一种设施便是在所谓的“线性光学量子筹谋机”中使用光子。

而使用声子而非光子建造的线性机械量子筹谋机，则不错格外紧凑和寂寞，它们能完满开荒在一个肖似于条记本电脑处理器的芯片之上。新的商量适度标明，当今科学家领有了建造线性机械量子筹谋机所需的枢纽工夫，这或将为量子筹谋带来新的、私有的筹谋技艺。

#创作团队：

撰文：小雨

排版：雯雯

#参考起首：

https://pme.uchicago.edu/news/pritzker-molecular-engineering-researchers-split-phonons-or-sound-step-toward-new-type-quantum

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https://theconversation.com/how-splitting-sound-might-lead-to-a-new-kind-of-quantum-computer-207974

就在今天，有一个熟悉的身影出现在电影业高质量发展分论坛上，在发言前郑重地向台下鞠了三个躬。他，是演员张颂文。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg8715

https://physics.aps.org/articles/v16/99

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封面图&首图：Peter Allen via University of Chicago